Учебное пособие для студентов

q₀(ε₀, t₀ ) = φ[q_Ф(ε_Ф, t_y)], (6.45)
λ₀  t₀ ≈ λ_Ф  t_y, (6.46)
где q₀, q_Ф - соответственно вероятности возникновения отказов в нормальном и форсированном режимах; ε₀, ε_Ф - признаки, харак­теризующие соответственно нормальное состояние РЭС и ее со­стояние при форсированных испытаниях; t₀, t_y - время работы РЭС, гарантированное ТУ для работы в нормальном режиме, и время форсированных испытаний; λ₀ и λ_Ф - интенсивности отказов РЭС при работе в нормальном и форсированном режимах.
Проиллюстрируем графически возможность практического ис­пользования уравнений (6.45) и (6.46). Для этого по известным статистическим данным построим график q₀(ε₀, t₀) = f(t). Пусть он, например, имеет вид кривой во втором квадранте на рисунке 6.9. Форсированные испытания проведем в интервале времени t_y. Полученный в результате график q_Ф(ε_Ф, t_{y) =} φ(t) поместим в первый квадрант рисунка 6.9. Зная время t_y (как показано на рисунке стрелками), определим q = q_Ф и приравняем ее к q₀, т.е. q_Ф = q₀. По из­вестному q₀ и кривой q₀(ε₀, t₀) = f(t) определим искомое t₀.
О
тно­шение t₀ / t_y = λ_Ф / λ₀ [в соответствии с (6.46)] называют коэффициен­том ускорения испытаний.
Форсированные испытания менее точны, чем ускоренные в нормальном режиме, а последние усту­пают испытаниям, проводимым в нормальных условиях и в нату­ральном масштабе времени [1].
Для экстраполяции результатов ускоренных испытаний в нормальном режиме необхо­димо знать истинное распределение наработки на отказ испытывае­мых изделий. Подходить к этой проблеме нужно так же, как к ре­шению любой статистической задачи, не делая заранее предположе­ний о законе распределения. Для установления закона распределения следует обязательно удалить из генеральной совокупности изделия с ранними отказами (потенциально ненадежные), так как появление ранних отказов из-за дефектов изготовления может привести к по­лучению распределения, отличающегося от истинного. При этом не­обходимо выбрать такое время испытания, которое позволит не только удалить из исследуемой совокупности потенциально ненадеж­ные изделия со скрытыми дефектами, но и установить истинное рас­пределение наработки на отказ. Тогда, например, при экспоненциальном законе распределения вероят­ности безотказной работы значения вероятностей Р₂(t_Г) и Р₂(t_И), заданных на гарантированное время безотказной работы t_Г и на время ускоренных испытаний в нормальном режиме t_И, связаны соотношением (6.7), приведённым ранее в разделе 6.1.2:
ln Р₂(t_И) = [ln Р₂(t_Г)]  t_И / t_Г. (6.7)
Испытания ЭС для определения фактора ускорения можно осуществлять при фиксированной или переменной нагрузке. Из испытаний при переменной нагрузке большой практический интерес представляют испытания РЭС методом шаговой нагрузки (ступенчатые испытания). При этом методе первоначально измеряют значения вы­бранных параметров-критериев годности (ПКГ) изделий, после чего изделия подвергают действию нагрузки. По окончании испытания снова изме­ряют параметры РЭС с целью обнаружения отказов. За­тем эти же РЭС вновь подвергают воздействию большей нагрузки. Шаговое (ступенчатое) увеличение нагрузки производят до тех пор, пока не будет достигнут опреде­ленный процент отказов. Преимущество метода ступенчатых испытаний по сравнению с методом испытаний при фиксированной на­грузке состоит в том, что требуется меньшее число изде­лий для определения фактора ускорения и режима уско­ренных испытаний, так как достаточно лишь одной вы­борки, чтобы выявить ту перегрузку, при которой сохраняется один и тот же механизм отказов. Кроме то­го, при ступенчатом методе испытаний затрачивается меньшее время для получения информации о надёжности испытываемых изделий, так как отказы наступают за меньший промежуток времени, чем при фиксированной нагрузке, за счет эффекта накопления деградационных изменений в физической структуре объекта испытаний по мере перехода от одной ступени к другой. Благодаря от­меченным преимуществам метод ступенчатых ускоренных испытаний может быть полезен на раннем этапе исследо­вания надёжности изделий. Однако в процессе разработ­ки этого метода приходится сталкиваться с рядом труд­ностей, которые отсутствуют при испытании при фикси­рованной нагрузке. Это выбор высоты ступени (приращение нагрузки) и продолжительности этой сту­пени (времени действия на изделие данной нагрузки) [20].
Например, при уменьшении продолжительности сту­пени возрастает интенсивность отказов по сравнению с испытаниями при фикси­рованной нагрузке. Это связано с тем, что один уровень нагрузки может влиять на результаты последующих более высоких нагрузок, что затрудняет интерпретацию результатов испытаний.
Итак, ускоренные испытания позволяют:

• 
  прогнозировать интенсивность отказов при данной нагрузке или при данных условиях путём экстраполяции за пределы периода испытания изделия при этих условиях;
  
• 
  установить корреляцию между сроком службы изделия и уровнями нагрузок с целью предсказания путём экстраполяции отказов изделий на других уровнях нагрузок;
  
• 
  выявить влияние различных факторов на надёжность изделия;
  
• 
  разработать методы испытаний изделий на надёжность, обеспечивающих получение максимума сведений при минимальных затратах.
  

Ускоренные испытания могут быть использованы для количественной оценки надёжности только тогда, когда фактор ускорения, полученный путём сравнения результатов испытания под нормальной и форсированной нагрузками остаётся в процессе производства или в процессе эксплуатации изделий неизменным. Если учесть также, что всякого рода экстраполяции обладают сравнительно низкой точностью, то результаты ускоренных испытаний могут служить только для ориентировочной оценки показателей надёжности.